第六章固体材料的变形与断裂祥解.pptVIP

变形概述 单晶体的塑性变形 多晶体的塑性变形 塑性变形对金属组织及性能的影响 6.1 变形概述 名词概念 变形过程 弹性变形 塑性变形 塑性变形的方式 变形过程中的名词概念 变形过程 弹性变形 塑性变形 塑性变形过程－－屈服 塑性变形过程－－断裂 塑性变形的方式 滑移概念 滑移过程 作用在晶格上的正应力只能使晶格的距离加大，不能使原子从一个平衡位置移动到另一平衡位置，不能产生塑性变形；正应力达到破坏原子间的吸引力，晶格分离，材料则出现断裂。 滑移系 典型晶格的滑移系 滑移系对性能的影响 滑移的临界分切应力 临界分切应力与首开滑移系 滑移变形的主要特点 6.3 多晶体的塑性变形 晶界和晶粒位向的影响 变形的传递 变形的协调 多晶体塑性变形过程 塑性变形过程的不均匀性 晶粒的位向同时也在发生转动 晶粒大小对塑性变形的影响 位错的塞积 变形的传递 变形的协调 变形的协调 塑性变形过程的不均匀性 晶粒位向的影响作用 晶粒大小对材料强度的影响 晶粒大小对材料塑性的影响 加工硬化 6.4 塑性变形对金属组织性能的影响 冷变形对力学性能影响 塑性变形对组织和结构的影响 形变织构 残余应力 冷变形对力学性能影响 塑性变形对组织和结构的影响 形变织构 形变织构的类型 形变织构的影响 残余应力 面心立方孪生变形发生时原子的迁移与晶格对称图 孪生面 A1{111},A2{112},A3{1012} 孪生的晶体学 孪生方向 A1112,A2111,A31011 孪晶区 fcc bcc hcp 孪晶示意图： 孪生变形特点 ? 滑移 孪生 相同点 1 切变；2 沿一定的晶面、晶向进行；3 不改变结构。 不 同 点 ? 晶体位向 不改变（对抛光面观察无重现性）。 改变，形成镜面对称关系（对抛光面观察有重现性） 位移量 滑移方向上原子间距的整数倍，较大。 小于孪生方向上的原子间距，较小。 对塑变的贡献 很大，总变形量大。 有限，总变形量小。 变形应力 有一定的临界分切压力 所需临界分切应力远高于 滑移 变形条件 一般先发生滑移 滑移困难时发生 变形机制 全位错运动的结果 分位错运动的结果 滑移与孪生在晶体表面变化 晶体的扭折 当晶体处于既不能滑移又不能孪生之位向时，如六方晶体压力轴与（0001）平行时，会发生扭折。 （1）扭折是不均匀塑变，晶体位向发生不对称改变； （2）扭折边界是一系列同号刃型位错； （3）扭折引起的塑变很小，但可松弛应力使晶体免于破裂。 位错运动时，在其前沿如果有障碍(如晶界、不可变形的硬质点……)，就停留不能前进，若同一位错源不断产生，一系列位错源源而来，在此将产生塞积。 位错的塞积在该处产生大的应力，可能带来的后果有：①螺位错可改变滑移面而发生交滑移；②晶界处的应力可能迫使相邻晶粒中的位错运动来松弛应力；③无法松弛就有可能在此处造成裂纹。 当一个晶粒在某一滑移系发生滑移动作，即位错发生运动，当位错遇到晶界时，由于各个晶粒的位向不同，不能直接从一个晶粒移动到另一晶粒，便塞积起来；加之晶界处的杂质原子也往往较多，增大其晶格畸变，难以发生变形，所以晶界的存在可以提高材料的强度。 位错在晶界处的塞积产生了大的应力集中，当应力集中能使相邻晶粒的位错源开动，相邻取向不利的晶粒也能开始变形，相邻晶粒的变形也使位错塞积产生的应力集中得以松弛，原来变形的晶粒可以进一步的变形，这就是滑移的传播过程。 多晶体的变形中要保持晶界处的连续性，即晶界处的原子既不能堆积也不能出现空隙或裂缝，晶界两边的变形需要达到互相协调。 晶界两边的晶粒取向不一样，靠单一的滑移系的动作将不能保证这种协调，为了适应变形协调，不仅要求邻近晶粒的晶界附近区域有几个滑移系动作，就是已变形的晶粒自身，除了变形的主滑移系统外，在晶界附近也要有几个滑移系统同时动作。 为了满足变形协调，理论计算本应有6个独立的滑移系，以保证6个独立的应变分量使晶粒的形状自由变化，在体积不变的情况下， 有 实际只有5个变量是独立的。 对面心和体心立方金属，是容易满足这个变形协调条件的，但对密排六方金属，由于滑移系一般只有三个，为了实现变形协调，有两种方式：一种是在晶界附近区域，除了有基面滑移外，可能有柱面或棱锥面等较难滑移的晶面作为滑移面；另一种则是产生孪晶变形，孪晶和滑移结合起来，连续地进行变形。 至少应有5个独立的滑移系才能协调多晶体的塑性变形。 在多晶体金属中，由于每个晶粒的晶格位向都不同，其滑移面和滑移方向的分布便不同，故在同一外力作用下，每个晶粒中